Amphibian evolutionary hotspots in the Iberian Peninsula

Abstract

[EN] Genetic diversity and evolutionary processes underpin biodiversity generation and persistence. Thus, there is a growing recognition that spatial patterns of genetic variation should be identified and accounted for in the design of conservation networks. The Iberian Peninsula is part of the Mediterranean biodiversity hotspot, where several endemic species occur. This area is particularly important for the conservation of amphibian species, as it comprises several species exhibiting high intra‐specific genetic variation, which is often spatially structured. In this work, we aimed at identifying evolutionary hotspots of Iberian amphibians, i.e. areas of occurrence of multiple intra‐specific lineages and areas of occurrence of multiple contact zones. We compiled mitochondrial DNA sequence data and the respective geographic location of tissue sampling from the literature for 14 Iberian amphibian species. We also complemented geographical sampling gaps by sequencing new samples from other locations. We estimated phylogenetic relationships of major lineages within each species using Bayesian inference. Each tree was then used to calculate a genetic distance matrix using the cophenetic distances between distinct haplotypes. We also calculated a matrix of geographic distances between sample locations. We grouped distinct haplotypes into main lineages by using a Bayesian implementation of the general mixed Yule‐coalescent model (bGMYC). We then used the genetic and geographic distance matrices to identify areas of occurrence of each lineage across the Iberian Peninsula and of potential contact zones between distinct lineages, by using a modified version of the kriging interpolation. Finally, we identified evolutionary hotspots by summing the number of distinct lineages (lineage richness) and the number of potential contact zones (contact zones richness) across the 14 species. Our findings have important implications for conservation planning, as the preservation of evolutionary hotspots will contribute costefficiently to the persistence of Iberian amphibians.

[PT] A diversidade genética e os processos evolutivos estão na base da geração e persistência da biodiversidade. Como tal, há um crescente reconhecimento de que é necessário identificar e ter em conta os padrões espaciais da variação genética no desenho de redes de conservação. A Península Ibérica faz parte do hotspot de biodiversidade Mediterrânico, caracterizado pela ocorrência de diversas espécies endémicas. Esta área é particularmente importante para a conservação de anfíbios, uma vez que contém várias espécies com uma elevada variação genética intraespecífica, a qual se apresenta frequentemente espacialmente estruturada. Neste estudo, pretendeu‐se identificar hotspots evolutivos de anfíbios da Península Ibérica, i.e. áreas de ocorrência de múltiplas linhagens intraespecíficas e áreas de ocorrência de múltiplas zonas de contacto. Foram compilados dados relativos a sequências de DNA mitocondrial e a respetiva localização geográfica das amostras de tecido, a partir da literatura científica, para 14 espécies de anfíbios da Península Ibérica. Para complementar lacunas de amostragem geográfica, sequenciaram‐se novas amostras de outros locais. As relações filogenéticas dos principais linhagens dentro de cada espécie foram estimadas através de inferência Bayesiana. Cada árvore filogenética foi usada para calcular uma matriz de distâncias genéticas, a partir das distâncias cofenéticas entre diferentes haplótipos. Foi também calculada uma matriz de distâncias geográficas entre os locais de amostragem. Para agrupar os diferentes haplótipos em linhagens, recorreu‐se a uma implementação Bayesiana do modelo general mixed Yule‐coalescent (bGMYC). Em seguida, as matrizes de distâncias genéticas e geográficas foram usadas para identificar as áreas de ocorrência de cada linhagem em toda a Península Ibérica, bem como potenciais zonas de contacto entre linhagens, recorrendo a uma versão modificada da interpolação kriging. Por fim, identificaram‐se hotspots evolutivos para as 14 espécies somando o número de linhagens distintas (riqueza de linhagens) e o número de zonas de contacto potenciais (riqueza de zonas de contacto). Os resultados têm importantes implicações para o planeamento da conservação, uma vez que a preservação de hotspots evolutivos contribuirá para a persistência de anfíbios da Península Ibérica de forma mais eficiente.